[工学]离子交换层析及应用.pptVIP

离子交换层析法 概述 离子交换长期用于水的处理和金属的回收。在生物工业中，经典的离子交换剂，即离子交换树脂，广泛用于提取抗生素、氨基酸、有机酸等小分子物质，特别是抗生素工业。 由于离子交换法具有成本低、设备简单、操作简便，以及不用和少用有机溶剂等特点，已成为提取抗生素的有效方法之一。 但是，离子交换法也有其缺点。如生产周期长，成品质量有时较差，在生产过程中，PH变化较大故不适用于稳定性较差的抗生素，以及不一定能找到合适的树脂等。 第一章 1 基本概念 1.1 离子交换树脂 离子交换树脂是一种不溶于酸、碱和有机溶剂的高分子化合物，它的化学稳定性良好，具有离子交换能力。 其巨大的分子可以分为两部分：一部分是不能移动的、多价的高分子集团，构成树脂的骨架，使树脂具有上述的溶解性和稳定性；另一部分是可以移动的离子，称为活性离子（活性集团），它在树脂骨架中进进出出 ，就发生离子交换现象。 树脂的网络骨架 1.2 离子交换树脂的分类 1.2.1 强酸性阳离子交换树脂 一般以磺酸基— SO3H作为活性基团，由于是强酸性基团，其电离程度不随外界溶液的PH大小而变化，所以使用时的PH一般没有限制。通式用R表示熟知的骨架。 此外还以磷酸基—PO(OH)2和次磷酸基—PHO(OH)作为活性基团的树脂具有中等强度的酸性 1.2.2 弱酸性阳离子交换树脂 功能团可以为羧基—COOH，酚羟基—OH等。这种树脂的电离程度小，其交换性能和溶液的PH有很大关系。在酸性溶液中，这类树脂几乎不发生交换反应，交换能力随溶液的PH增加而提高。对于羧基树脂，应该在PH7的溶液中操作，而对于酚羟基树脂，溶液的PH9。 1.2.3 强碱性阴离子交换树脂 有两种强碱性阴离子交换树脂。一种是三甲氨基称为强碱Ⅰ型，另一种含二甲基-β-羟基-乙基胺基团，称为强碱Ⅱ型 CH3 C2H4OH N CH3 N CH3 CH3 CH3 Ⅰ型的碱性比Ⅱ型强，但再生比较苦难， Ⅱ型的稳定性比较差。和强酸一样，强碱性树脂使用的PH没有限制。 1.2.4 弱碱性阴离子交换树脂 功能团可以是伯氨基—NH2，仲氨基 NH等。和弱酸树脂一样，其交换能力随PH变化而变化，PH越低其交换能力越大。 离子交换树脂的分类 离子交换树脂的骨架（载体） －－活性功能团的支持介质 1、苯乙烯型树脂： 由苯乙烯（单体）和二乙烯苯（交联剂）的共聚物为骨架，再引入所需的酸性基或碱性基。 如：聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂 再引入磺化-----强酸树脂 或氯甲基化后引入季胺基-----强碱树脂 2、丙烯酸型阳离子交换树脂 将丙烯酸甲酯与二乙烯苯以过氧化苯甲酰作为引发剂，聚合后再水解即得到树脂。 特点：活性基因存在于单体，交换容量大。 1.3 树脂的命名 在资本主义国家里，树脂的生产为几家加大公司所垄断，生产的树脂往往以该公司的名称或者商业名称来表示。 我国的树脂命名方法为。从1—100号为强酸阳离子交换树脂，101—200为弱酸阳离子交换树脂，201—300号为强碱阴离子树脂，301—400号为弱碱阴离子交换树脂。 例如弱酸101x4，强酸1x3，弱碱327。“x”表示交联度，即二乙烯苯的含量。 1.4 交联度 离子交换树脂具有不溶解性是由于它的三元网状结构。要得到网状结构，必须以二乙烯化合物作为交联剂，其中最常用的是二乙烯苯。 一般来讲，交联度越小，膨胀度越大，树脂的机械强度越差。 1.5 交换容量Q 交换容量 Q ： 是表示单位质量（每克）干树脂所能交换的离子（相 当于一价离子）的物质的量。其标志离子交换树脂交换能量的大小，是衡量离子交换